Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, скорость света в вакууме — величина постоянная, где бы вы ее ни измеряли во Вселенной.
Находитесь ли вы на Земле, Марсе или вообще какой-нибудь планете в галактике MACS0647-JD, удаленной на 13,3 миллиарда световых лет от Солнечной системы, вы в любом случае установите, что свет движется со скоростью 299 792 458 метров в секунду, и этот показатель является абсолютным пределом скорости во Вселенной.
Звук — это не то же самое, что свет. Например, звук не может распространяться в вакууме, потому что он представляет собой вибрацию, которая распространяется как акустическая волна через среду, будь то жидкость, твердое тело или газ.
В зависимости от среды распространения, звук движется с разной скоростью, перемещаясь быстрее при большей плотности. На Земле звук распространяется со скоростью 1 500 метров в секунду в воде и около 340 метров в секунду в воздухе. В твердых телах звук движется гораздо быстрее, хотя скорость зависит от физических параметров самого тела.
Ученые, пытавшиеся вычислить максимальную скорость, с которой может распространяться звук, обнаружили, что она уменьшается с увеличением массы атома, а это означает, что быстрее всего звук распространялся бы через твердый водород. Хотя твердый водород встречается только при удивительно экстремальных условиях, подобных тем, что были обнаружены внутри газовых гигантов, таких как Юпитер, исследователи подсчитали, что при таких условиях звук будет двигаться со скоростью около 36 километров в секунду.
Это подводит нас к ответу на вопрос, вынесенный в заголовок статьи. Атмосфера Земли намного плотнее, чем атмосфера Марса: на поверхности нашей планеты она примерно в 100 раз плотнее, чем на поверхности Красной планеты. Таким образом, можно ожидать, что звук на Марсе будет распространяться медленнее, чем на Земле, переносясь на более скромные расстояния.
Конечно, у нас есть записи звуков на Марсе, в том числе марсианского пылевого дьявола, благодаря роботизированным аппаратам, которых мы туда отправили. Так что мы имеем экспериментальное представление о распространении звука на Красной планете.
На самом деле Марс — одна из двух планет, где мы действительно измерили скорость звука. В ходе эксперимента, проведенного в 2022 году, марсоход NASA Perseverance обстреливал камни лазером и ждал, когда возникшая ударная волна будет зафиксирована его микрофонами. Как и на Земле, скорость звука зависит от температуры и высоты над уровнем моря, но эксперименты, проведенные марсоходом, показали, что скорость звука в кратере Езеро, где он пребывает с 18 февраля 2021 года, в среднем составляет около 240 метров в секунду. Кроме того, было установлено, что с наступлением вечера скорость звука на Марсе падает примерно на 10%, что объясняется снижением температуры окружающей среды.
Однако из-за того, что на Марсе звук проходит через углекислый газ при низком давлении, он кажется каким-то… странным.
«Для акустической волны с частотой выше ~240 Гц (чуть ниже середины «До» на фортепиано) колебательные моды CO2 [углекислого газа], активированные в результате столкновений, не успевают релаксировать свою энергию, — объясняет команда исследователей в своей статье. — Оказалось, что на Марсе частоты выше 240 Гц распространяются более чем на 10 м/с быстрее, чем низкие частоты. Это может создать на Марсе уникальные условия для прослушивания: высокие частоты появляются раньше, чем низкие».
